Ingenieurwissenschaften Nachrichtentechnik – Modulation
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14 KartenWas versteht man unter Modulation in der Nachrichtentechnik?
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Modulation ist das Aufprägen eines niederfrequenten Nutzsignals auf einen hochfrequenten Träger durch Veränderung von Amplitude, Frequenz oder Phase.
Warum ist Modulation für die drahtlose Übertragung notwendig?
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Niederfrequente Signale benötigen zu große Antennen; Modulation verschiebt das Spektrum in höhere Frequenzbereiche mit praktikabler Antennengröße und ermöglicht Frequenzmultiplextverfahren.
Wie wird die Amplitudenmodulation (AM) definiert?
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Bei AM wird die Amplitude des Trägers proportional zum momentanen Wert des Nutzsignals verändert, während Frequenz und Phase konstant bleiben.
Wie berechnet man den Modulationsgrad m bei AM?
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m = Û_N / Û_T (Spitzenwert Nutzsignal geteilt durch Spitzenwert Träger); m ≤ 1 vermeidet Übermodulation, m = 1 entspricht 100 % Modulationstiefe.
Wie groß ist die Bandbreite eines AM-Signals?
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B_AM = 2 · f_N,max (doppelte maximale Nutzfrequenz), da zwei symmetrische Seitenbänder um den Träger entstehen.
Was passiert bei Übermodulation (m > 1) in der AM?
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Der Träger wird zeitweise vollständig abgeschaltet, das Signal verzerrt sich nichtlinear, und es entstehen zusätzliche Spektralkomponenten (Intermodulation), die Nachbarn stören.
Wie wird die Frequenzmodulation (FM) definiert?
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Bei FM wird die Momentanfrequenz des Trägers proportional zum momentanen Nutzsignalwert verändert; Amplitude und Phase bleiben konstant.
Was beschreibt der Modulationsindex η bei FM?
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η = Δf_max / f_N (maximale Frequenzauslenkung geteilt durch Nutzfrequenz); er bestimmt die Anzahl signifikanter Seitenbänder und damit die Bandbreite.
Wie approximiert man die Bandbreite eines FM-Signals nach Carson?
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B_FM ≈ 2 · (Δf_max + f_N,max) = 2 · f_N,max · (η + 1); Faustformel für praktische Bandbreitenabschätzung bei FM.
Wie wird die Phasenmodulation (PM) definiert?
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Bei PM wird die Momentanphase des Trägers proportional zum momentanen Nutzsignalwert verändert; Amplitude und Frequenz bleiben im Mittel konstant.
Was ist der Hauptunterschied zwischen FM und PM bei der Demodulation?
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FM-Demodulator liefert Spannung proportional zur Frequenzänderung (dφ/dt), PM-Demodulator proportional zur Phasenänderung; FM entspricht integrierter PM.
Welche Vorteile bietet FM gegenüber AM bei Störeinflüssen?
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FM unterdrückt Amplitudenstörungen (Rauschen, Blitzentladungen) durch Limiter im Empfänger und bietet bei großem Modulationsindex besseres Signal-Rausch-Verhältnis.
Was ist das Prinzip der kohärenten Demodulation?
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Das Empfangssignal wird mit einem phasensynchronen lokalen Trägereingang multipliziert (Mischen), um das Nutzsignal in den Grundband zurückzuverschieben.
Nenne ein typisches Anwendungsbeispiel für AM, FM und PM.
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AM: Mittelwellenrundfunk; FM: UKW-Rundfunk, Funkmikrofone; PM: digitale Modulationsverfahren (PSK, QAM) in WLAN, LTE, Satellitenkommunikation.